DE10147473A1

DE10147473A1 - Rotating anode X-ray tube

Info

Publication number: DE10147473A1
Application number: DE10147473A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Kutschera; Eberhard Lenz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2003-04-10
Anticipated expiration: 2021-09-26
Also published as: US6735283B2; US20030058995A1; DE10147473C2

Abstract

Es wird eine Drehanodenröntgenröhre, vorgestellt die insbesondere für den Einsatz in CT-Anlagen bestimmt ist. Die Röntgenröhre umfasst ein Vakuumgehäuse (2) in dem eine Elektronenstrahlen emittierende Kathode (3) fest und eine Röntgenstrahlen emittierende Anode (11) rotierend angeordnet sind. Die Anode (11) ist an einem Rotationskörper (6) angeordnet, welcher der Kathode (3) zugewandt eine Brennbahn (12) aus bei Betrieb der Röhre aufschmelzendem Targetmaterial aufweist. Die Anordnung ist so getroffen, dass das bei Betrieb der Röhre aufschmelzende Targetmaterial durch die Fliehkräfte des Rotationskörpers (6) bei Umlauf um die Kathode (3) an der Anode (4) gebunden wird.A rotating anode X-ray tube is presented, which is particularly intended for use in CT systems. The X-ray tube comprises a vacuum housing (2) in which an electron beam emitting cathode (3) is fixed and an X ray emitting anode (11) is arranged in a rotating manner. The anode (11) is arranged on a rotating body (6) which, facing the cathode (3), has a focal path (12) made of target material which melts during operation of the tube. The arrangement is such that the target material which melts during operation of the tube is bound to the anode (4) by the centrifugal forces of the rotary body (6) while rotating around the cathode (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehanodenröntgenröhre, die insbesondere als Hochleistungsröntgenröhre in CT-Anlagen vorgesehen ist. The invention relates to a rotating anode X-ray tube, the especially as a high-performance X-ray tube in CT systems is provided.

Problematisch bei Drehanodenröntgenröhren ist, dass die Brennbahn des Targets, also die Anodenfläche, auf der die von der Kathode emittierten Elektronenstrahlen auftreffen, während des Röhrenbetriebs einem ständigen Verschleiß unterworfen ist. Dieser Verschleiß führt einerseits zu einer Veränderung der spektralen Zusammensetzung der meist in einem flachen Winkel emittierten Röntgenstrahlung. Andererseits wird wegen der unter flachem Winkel emittierten Strahlung die nutzbare Röntgendosis verringert. Ein weiteres Problem stellt sich durch das Ablösen von Partikeln aus der Brennbahn dar, weil es dabei zu vermehrten Überschlägen in der Röntgenröhre kommen kann. The problem with rotating anode X-ray tubes is that the Focal path of the target, i.e. the anode surface on which the of the electron beams emitted by the cathode constant wear during tube operation is subject. On the one hand, this wear leads to a Change in the spectral composition of the mostly in one flat angle emitted x-rays. On the other hand because of the radiation emitted at a flat angle usable x-ray dose reduced. Another problem is posed is represented by the detachment of particles from the focal path, because it leads to increased rollovers in the X-ray tube can come.

Um den Verschleiß der Brennbahn zu reduzieren, ist es bekannt, dem Anodenmaterial, in der Regel Wolfram, einen Anteil von Rhenium beizumischen. Diese Maßnahme wirkt sich zwar günstig auf die Haltbarkeit der Anode aus, sie beseitigt aber nicht die angesprochenen Probleme. To reduce wear on the focal track, it is known, the anode material, usually tungsten, a share of rhenium. This measure has an effect favorably on the durability of the anode, but eliminates it not the problems mentioned.

In der DE-PS 89 02 46 wird vorgeschlagen, eine fest angeordnete Anode vorzusehen und die Brennbahn der Anode als umlaufende metallische Flüssigkeit auszubilden. Eine solche Ausbildung soll den Vorteil haben, dass der Brennfleck ständig erneuert wird und die Röntgenröhre wesentlich höher belastet werden kann. Als Flüssigkeit wird in der zitierten Literatur Quecksilber angegeben, welches in einem evakuierten geschlossenen Behälter, z. B. aus Glas, angeordnet ist. Der Behälter wird bei Betrieb der Röhre mittels eines elektromagnetischen Drehfeldes in Rotation versetzt, wobei unter dem Einfluß des Drehfeldes die metallische Flüssigkeit bei ihrem Umlauf einen Rotationsparaboloiden bildet. In der Wandung des die metallische Flüssigkeit aufnehmenden Behälters befindet sich eine Öffnung, durch welche die von der Kathode kommenden Elektronen auf die Außenfläche des Quecksilberkörpers gelangen können. Der auf diese Weise erzeugte Röntgenstrahl hat dann ungefähr die Form eines Kegels. Zum Auffangen des bei Rotation durch die erwähnte Öffnung herausspritzenden Quecksilbers ist eine Auffangeinrichtung vorgesehen, die auch einen Raum für die Kondensation des Quecksilberdampfes umfasst. DE-PS 89 02 46 proposes a fixed arranged to provide anode and the focal path of the anode as to form all-round metallic liquid. Such Training is said to have the advantage that the focal spot is constant is renewed and the X-ray tube is loaded much higher can be. The liquid cited in the literature cited Mercury specified which is in an evacuated closed container, e.g. B. made of glass. The container is used when operating the tube by means of an electromagnetic Rotating field set in rotation, under the influence of Rotating field the metallic liquid in its circulation one Rotational paraboloid forms. In the wall of the there is a metallic liquid holding container Opening through which those coming from the cathode Electrons reach the outer surface of the mercury body can. The x-ray beam generated in this way then has roughly the shape of a cone. To catch the rotation mercury spurting out through the aforementioned opening a catcher is provided, which also has a space for includes the condensation of the mercury vapor.

Es ist offensichtlich, dass eine solche Ausbildung und Anordnung einer Flüssigkeitsanode nicht nur konstruktiv sehr aufwendig, sondern an sich schon wegen des Quecksilbers sehr problematisch und insbesondere wegen des hohen Dampfdruckes des Quecksilbers technisch nicht für Hochleistungsröhren geeignet ist. It is obvious that such training and Arrangement of a liquid anode not only very constructively expensive, but because of the mercury itself problematic and especially because of the high vapor pressure of mercury technically not for high performance tubes suitable is.

Auch andere, in jüngerer Zeit bekannt gewordene Ausführungen von Röntgenröhren mit einem flüssigen metallischen Target (US-PS 6,185,277; US-PS 5,052,034) sind mit den oben erwähnten Nachteilen behaftet; sie sind außerdem nicht für den Einsatz bei Drehanodenröntgenröhren der eingangs genannten Gattung geeignet. Also other designs that have become known recently of X-ray tubes with a liquid metallic target (U.S. Patent 6,185,277; U.S. Patent 5,052,034) are with the above disadvantages mentioned; they are also not for him Use with rotating anode X-ray tubes of the type mentioned Genus suitable.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehanodenröntgenröhre anzugeben, die insbesondere für Hochleistungsröhren in CT-Anlagen einsetzbar ist, mit der die vorgenannten Nachteile vermieden werden und mit der insbesondere die Lebensdauer der Anode auf kostengünstige Art und Weise erhöht werden kann. The invention specified in claim 1 is the Task to provide a rotating anode x-ray tube, the Can be used especially for high-performance tubes in CT systems is with which the aforementioned disadvantages are avoided and with which in particular the lifespan of the anode inexpensive way can be increased.

Die Erfindung fußt auf der Erkenntnis, die Brennbahn der Anode im Betrieb aufzuschmelzen und damit ständig zu glätten bzw. während des Betriebs geglättet zu halten. Damit das aufgeschmolzene Material nicht durch Fliehkräfte bei der Rotation der Anode davon geschleudert wird, ist die Anordnung so getroffen, dass die Fliehkräfte das aufgeschmolzene Material an Ort und Stelle halten und zugleich die Ausbildung einer parabolischen Oberfläche vermieden wird. The invention is based on the knowledge that the focal path of the Melt the anode during operation and thus smooth it continuously or to keep it smooth during operation. So that melted material not by centrifugal forces at the Rotation of the anode is thrown off, the arrangement is so hit that the centrifugal force melted the material hold in place while training a parabolic surface is avoided.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Drehanodenröntgenröhre ist vom Design vergleichsweise einfach zu gestalten und benötigt kein Auffangbehältnis wie bei der vorerwähnten Ausführung nach dem Stand der Technik. The rotary anode X-ray tube proposed according to the invention is comparatively simple to design and required no receptacle as in the aforementioned version According to the state of the art.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist die Anode an einem Rotationskörper angeordnet, der eine ringförmige Brennbahn aufweist. Der Rotationskörper kann zylindrisch oder auch trichterförmig ausgebildet sein, wobei bei letzterem Design die Anode mit der Brennbahn am erweiterten Ende des Rotationskörpers angeordnet ist. According to an advantageous embodiment, the anode is on one Rotational body arranged, the annular focal path having. The rotating body can be cylindrical or be funnel-shaped, with the latter design the anode with the focal path at the extended end of the Rotating body is arranged.

Als im Betrieb aufschmelzendes Targetmaterial kann an sich Wolfram vorgesehen werden. Nachdem Wolfram aber oberhalb seines Schmelzpunktes schon einen Dampfdruck hat, der bei üblichem Design einer Kathoden/Anoden - Anordnung zu Überschlägen und Emissionsproblemen führen könnte, wird vorteilhafterweise eine (eutektische) Wolframlegierung mit einem Schmelzpunkt unterhalb desjenigen von Wolfram und mit einem Dampfdruck von <0,1 hPa in der Umgebung der Schmelztemperatur gewählt. As a target material that melts during operation, in itself Tungsten can be provided. After tungsten but above its melting point already has a vapor pressure that at usual design of a cathode / anode arrangement for rollovers and could lead to emission problems a (eutectic) tungsten alloy with a melting point below that of tungsten and with a vapor pressure of <0.1 hPa selected in the vicinity of the melting temperature.

Als weitere Materialien für die im Betrieb aufschmelzende Brennbahn kommen folgende Elemente in Frage: Tantal (Ta), Osmium (Os), Ruthenium (Ru), Molybdän (Mo), Niob (Nb), Rhodium (Rh), Thorium (Th), Palladium (Pd), Gold (Au), Iridium (Ir), Rhenium (Re), Platin (Pt), Hafnium (Hf), Lanthan (La). Auch ein Legierungssystem aus den genannten Elementen, oder auch Borid- oder Carbidverbindungen aus den genannten Elementen können mit Vorteil zur Anwendung kommen. As further materials for the melting in operation The following elements can be considered in the Brennbahn: Tantalum (Ta), Osmium (Os), ruthenium (Ru), molybdenum (Mo), niobium (Nb), rhodium (Rh), Thorium (Th), Palladium (Pd), Gold (Au), Iridium (Ir), Rhenium (Re), Platinum (Pt), Hafnium (Hf), Lanthanum (La). Also an alloy system from the elements mentioned, or Boride or carbide compounds from the elements mentioned can be used with advantage.

Gemäß einer vorteilhaften Variante wird vorgeschlagen Kathode und Anode durch Trennwandungen voneinander abzuschirmen und so die Kathode vor Dämpfen aus dem Anodenmaterial zu schützen. Die Trennwandungen sind vorteilhafterweise im Bereich des Strahlendurchganges mit einer Blende versehen, die gegen den auftretenden Dampfdruck sperrt, dagegen für Elektronen mit kinetischen Energien, die anwendungstypisch oberhalb von etwa 60 keV liegen, weitgehend durchlässig ist. Eine solche Variante hat den Vorteil, dass man als aufschmelzbares Targetmaterial sogar reines Wolfram verwenden kann, insbesondere können Materialien mit höheren Dampfdrücken und damit Materialien mit höheren Schmelztemperaturen als z. B. Wolfram zugelassen werden. According to an advantageous variant, the cathode is proposed and shield the anode from one another by partition walls and so the cathode from vapors from the anode material protect. The partition walls are advantageously in the area of the beam passage with an aperture that against blocks the occurring vapor pressure, however, for electrons with kinetic energies that are typically above about 60 keV, is largely permeable. Such Variant has the advantage that it can be melted Target material can even use pure tungsten, in particular can use materials with higher vapor pressures and thus Materials with higher melting temperatures than e.g. B. Tungsten be allowed.

Weitere vorteilhafte Varianten der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben und aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen zu entnehmen, die anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Further advantageous variants of the invention are in the indicated further claims and from the following Describe description of several embodiments, the be explained in more detail with reference to the drawing.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 eine erste Ausführung einer Drehanodenröntgenröhre nach der Erfindung, Fig. 1 shows a first embodiment of a rotating anode X-ray tube according to the invention,

Fig. 2 eine zweite Ausführung einer Drehanodenröntgenröhre nach der Erfindung, Fig. 2 shows a second embodiment of a rotating anode X-ray tube according to the invention,

Fig. 3 eine Variante zu der Ausführung nach Fig. 2, Fig. 3 shows a variant of the embodiment according to Fig. 2,

Fig. 4 eine Variante zu der Ausführung nach Fig. 1. Fig. 4 is a variant of the embodiment of FIG. 1.

Die Fig. 1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung eine erste Ausführung einer Drehanodenröntgenröhre nach der Erfindung. Die Drehanodenröntgenröhre ist als Hochleistungsröntgenröhre konzipiert, die vorzugsweise für den Einsatz in CT- Anlagen vorgesehen ist. In einer solchen CT-Anlage verläuft die mit 1 bezeichnete Symmetrieachse der Drehanodenröntgenröhre anwendungsgemäß parallel zur Längsachse des eigentlichen CT-Gerätes der Anlage. Fig. 1 shows a simplified representation of a first embodiment of a rotating anode X-ray tube according to the invention. The rotating anode X-ray tube is designed as a high-performance X-ray tube, which is primarily intended for use in CT systems. In such a CT system, the axis of symmetry of the rotating anode X-ray tube, designated 1 , runs parallel to the longitudinal axis of the actual CT device of the system.

Die Drehanodenröntgenröhre enthält ein Vakuumgehäuse 2 in welchem eine Kathode 3 so angeordnet ist, dass ihr Emitter 4 wie durch Pfeil angegeben, Elektronen radial emittieren kann. Das Vakuumgehäuse 2 kann aus Glas, Metall oder auch aus Keramik bestehen. Im Falle einer metallischen Ausführung ist dafür zu sorgen, dass die Kathode 3 durch eine entsprechende Isolierung 5 vom Vakuumgehäuse 2 elektrisch getrennt ist. The rotating anode X-ray tube contains a vacuum housing 2 in which a cathode 3 is arranged so that its emitter 4 can radially emit electrons as indicated by the arrow. The vacuum housing 2 can consist of glass, metal or ceramic. In the case of a metallic design, care must be taken to ensure that the cathode 3 is electrically separated from the vacuum housing 2 by an appropriate insulation 5 .

Der Emitter 4 kann, wie gezeigt, als Flachemitter, alternativ auch wendelförmig, ausgeführt sein. As shown, the emitter 4 can be designed as a flat emitter, alternatively also helical.

Konzentrisch zur Symmetrieachse 1 ist im Vakuumgehäuse 2 ein Rotationskörper 6 drehbar gelagert. Die Lagerung des Rotationskörpers ist allgemein mit 7 bezeichnet und kann Wälzlager umfassen, die den nicht näher bezeichneten Lagerzapfen des Rotationskörpers axial und radial abstützen. Um die Drehanodenanordnung in Rotation versetzen zu können, ist ein elektrischer Antrieb 8 vorgesehen der einen mit dem Rotationskörper 6 fest verbundenen Rotor 9 aus elektrisch leitendem Werkstoff (Cu) und ein außerhalb des Vakuumgehäuses 2 angeordneten Stator 10 umfasst. Stator und Rotor bilden in an sich bekannter Weise einen Kurzschlussläufermotor, der den Rotationskörper 6 mit einer Frequenz von typischerweise 150 Hz antreibt. A rotary body 6 is rotatably mounted in the vacuum housing 2 concentrically to the axis of symmetry 1 . The bearing of the rotating body is generally designated 7 and can comprise roller bearings which support the bearing journal of the rotating body, which is not described in more detail, axially and radially. In order to be able to set the rotating anode arrangement in rotation, an electric drive 8 is provided which comprises a rotor 9 made of electrically conductive material (Cu) which is fixedly connected to the rotating body 6 and a stator 10 arranged outside the vacuum housing 2 . In a manner known per se, the stator and rotor form a squirrel-cage rotor motor which drives the rotating body 6 at a frequency of typically 150 Hz.

Der Rotationskörper 6 ist, dem Antrieb 8 abgewandt, trichter- oder kegelförmig ausgebildet und trägt am freien Ende die Anode 11. Die trichterförmige Gestaltung des Rotationskörpers 6 ist zwar vorteilhaft weil sie eine platzsparende Unterbringung der Kathode ermöglicht, sie ist aber in dieser Form nicht zwingend notwendig. Denkbar und im Rahmen der Erfindung liegen deshalb auch andere Ausführungsformen eines Rotationskörpers, z. B. in Form eines zylindrischen Rohres, welches am einen Ende die Anode und am anderen Ende die Lagerung für den Antrieb aufnimmt. The rotational body 6 is, facing away from the drive 8 , funnel-shaped or conical and carries the anode 11 at the free end. The funnel-shaped design of the rotating body 6 is advantageous because it enables space-saving accommodation of the cathode, but in this form it is not absolutely necessary. Conceivable and within the scope of the invention are therefore other embodiments of a rotating body, for. B. in the form of a cylindrical tube which receives the anode at one end and the bearing for the drive at the other end.

Die Anode 11 ist ringförmig ausgeführt und umgibt die Kathode 3. Der Kathode 3 zugewandt enthält die Anode 11 eine Brennbahn 12 aus aufschmelzbarem Targetmaterial. The anode 11 is designed in a ring shape and surrounds the cathode 3 . Facing the cathode 3 , the anode 11 contains a focal track 12 made of fusible target material.

Mit aufschmelzbarem Material wird hier ein Material bezeichnet, welches bei Betrieb der Röhre, infolge der Erwärmung der Anode (typischerweise auf ca. 2800°C) vom festen in den flüssigen Zustand übergeht und vice versa nach Abschalten der Röhre. With meltable material becomes a material here referred to, which during operation of the tube, due to the heating of the Anode (typically around 2800 ° C) from the solid to the liquid state and vice versa after switching off the Tube.

Der Kathode 3 abgewandt enthält die Anode 11 ein Trägerteil 13 aus im Betrieb der Röhre nicht aufschmelzendem Material. Facing away from the cathode 3 , the anode 11 contains a carrier part 13 made of material that does not melt during operation of the tube.

Zur Vermeidung von Reaktionen zwischen dem Targetmaterial und dem Trägerteil 13 kann letzteres aus Keramik oder auch aus Graphit, vorzugsweise aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kohlenstoff bestehen. Weitere vorteilhafte Materialien sind übliche Refraktärmetalle wie Molybdän (Mo), warmfeste Molybdän-Legierungen, Osmium (Os), Wolfram (W), Rhenium (Re), Rhodium (Rh), Tantal (Ta), Niob (Nb), Ruthenium (Ru), Vanadium (V), Bor (B). To avoid reactions between the target material and the carrier part 13 , the latter can consist of ceramic or also of graphite, preferably of a carbon fiber reinforced carbon. Other advantageous materials are common refractory metals such as molybdenum (Mo), heat-resistant molybdenum alloys, osmium (Os), tungsten (W), rhenium (Re), rhodium (Rh), tantalum (Ta), niobium (Nb), ruthenium (Ru ), Vanadium (V), boron (B).

Die im Betrieb aufschmelzende Brennbahn (12) besteht aus einer auf das Trägerteil 13 aufgebrachten etwa 0,5 bis 3 mm dicken Schicht aus Wolfram oder Wolframkarbid oder einem anderen geeigneten, bei Betrieb der Röhre aufschmelzendem Material. z. B. aus der chemischen Gruppe der Karbide oder Boride oder aus einem der bereits vorerwähnten Elemente. The focal path ( 12 ) which melts during operation consists of an approximately 0.5 to 3 mm thick layer of tungsten or tungsten carbide or another suitable material which melts during operation of the tube and is applied to the carrier part 13 . z. B. from the chemical group of carbides or borides or from one of the elements mentioned above.

Damit das bei der im Betrieb der Röhre aufschmelzende Material nicht durch Fliehkräfte bei Rotation der Anode davongeschleudert wird, ist das Trägerteil 13 mit einem entsprechend ausgebildeten Rand 15 versehen. Der Rand 15 ist vorteilhafterweise radial zur Symmetrieachse hin gerichtet und gegebenenfalls leicht nach innen gezogen angeordnet. Das bei Betrieb der Röhre aufschmelzende Targetmaterial wird so am Trägerteil 13 der Anode gebunden und ein Austreten aus dem Target verhindert. So that the material that melts during operation of the tube is not flung away by centrifugal forces when the anode rotates, the carrier part 13 is provided with an appropriately designed edge 15 . The edge 15 is advantageously directed radially towards the axis of symmetry and, if appropriate, is arranged slightly pulled inwards. The target material which melts during operation of the tube is thus bound to the support part 13 of the anode and prevents the target from escaping.

Die Anode 11 ist in Bezug auf die Kathode 3 so angeordnet, dass die emittierten Röntgenstrahlen unter einem flachen Winkel α abgestrahlt werden und durch ein peripher im Vakuumgehäuse 2 angeordnetes Strahlenaustrittsfenster 14 austreten können. The anode 11 is arranged with respect to the cathode 3 such that the emitted X-rays are emitted at a flat angle α and can exit through a radiation exit window 14 arranged peripherally in the vacuum housing 2 .

Aus der Darstellung des Strahlenganges der Röntgenstrahlen einerseits und des Strahlenaustrittsfensters 14 andererseits ist entnehmbar, dass der Strahlengang der Röntgenstrahlen etwa um 45° zur Papierebene verläuft. From the representation of the beam path of the X-rays on the one hand and the beam exit window 14 on the other hand, it can be seen that the beam path of the X-rays extends approximately 45 ° to the paper plane.

Gemäß einer vorteilhaften Variante wird vorgeschlagen, die Röntgenstrahlung durch den Kathodenhalter 16 zu leiten. Hierzu kann im Halter 16 ein als Vorblende wirkendes Strahlendurchtrittsfenster 17 angeordnet sein. Mit einer solchen Anordnung lässt sich eine Reduzierung der Extrafokalstrahlung erreichen. According to an advantageous variant, it is proposed to direct the x-ray radiation through the cathode holder 16 . For this purpose, a beam passage window 17 acting as a front panel can be arranged in the holder 16 . With such an arrangement, a reduction in extrafocal radiation can be achieved.

Damit man die Röntgenröhre mit längeren Belichtungszeiten unter höherer Belastung fahren kann, wird gemäß einer weiteren vorteilhaften Variante vorgeschlagen, zumindest im Bereich der Anode 11, zweckmäßigerweise im ganzen Bereich des Kegels des Rotationskörpers 6, einen geeigneten Wärmespeicher 18 vorzusehen, der die bei Betrieb der Röhre entstehende Wärme kurzzeitig zwischenspeichern kann. Als Wärmespeicher hat sich eine auf den Rotationskörper aufgelötete Graphitschicht von etwa 10 bis 30 mm als vorteilhaft gezeigt. So that one can drive the X-ray tube with longer exposure times under higher loads, it is proposed according to a further advantageous variant, at least in the area of the anode 11 , expediently in the entire area of the cone of the rotating body 6 , to provide a suitable heat store 18 which ensures that when the tube is in operation heat can be temporarily stored. A graphite layer of about 10 to 30 mm soldered onto the rotating body has proven to be advantageous as a heat store.

Bei den in den Fig. 2 und 3 aufgezeigten Varianten ist die Anode 11 so ausgebildet, dass die Röntgenstrahlen in Pfeilrichtung durch das Trägerteil 13 hindurchtreten können. Eine solche Ausführung hat einen höheren Wirkungsgrad als die zuvor erläuterte Version. In the variants shown in FIGS. 2 and 3, the anode 11 is designed such that the X-rays can pass through the carrier part 13 in the direction of the arrow. Such an embodiment has a higher efficiency than the previously explained version.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist das Strahlenaustrittsfenster 14 zwar auch peripher aber direkt in Verlängerung der radialen Emission der Elektronen am Vakuumgehäuse 2 angeordnet. Das Trägerteil 13 besteht bei dieser Version aus für Röntgenstrahlen durchlässigem Material, z. B. aus Keramik, Graphit oder aus geeigneten Boriden. Die auf dem Trägerteil 13 aufgebrachte Targetschicht liegt vorteilhafterweise im Bereich von einigen wenigen µm, maximal bei etwa 10 µm. Damit ein chemischer Angriff auf das Material des Trägerteil 13 unterbunden wird, kann mit Vorteil zwischen der Targetschicht und dem Trägerteil eine Sperrschicht 19 von bis zu 20 µm Dicke aus im Betrieb nicht aufschmelzendem Material aufgebracht sein. In the embodiment according to FIG. 2, the radiation exit window 14 is also arranged peripherally but directly as an extension of the radial emission of the electrons on the vacuum housing 2 . The carrier part 13 consists in this version of X-ray transparent material, for. B. made of ceramic, graphite or suitable borides. The target layer applied to the carrier part 13 is advantageously in the range of a few microns, at most about 10 microns. So that a chemical attack on the material of the carrier part 13 is prevented, a barrier layer 19 of up to 20 μm thick made of material that does not melt during operation can advantageously be applied between the target layer and the carrier part.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Variante einer Drehanodenröntgenröhre, bei der zwischen Kathode und Anode Trennwandungen 20 vorgesehen sind die die Kathode vor Ionenbeschuß und Eindringen von Dämpfen aus Anodenmaterial schützen. Die Trennwandungen 20 können zweckmäßigerweise Teil des Vakuumgehäuses sein und sind im Bereich des Strahlendurchganges mit einer Blende 21 versehen, die für Elektronen oberhalb von beispielsweise 60 keV weitgehend durchlässig ist, aber im Falle eines relativ hohen Dampfdruckes von z. B. >1 hPa (je nach Betriebstemperatur und gewähltem Targetmaterial) sperrt. Diese Variante hat den Vorteil, dass man, weil die Kathode vor Dämpfen aus Anodenmaterial geschützt ist, als aufschmelzbare Targetmaterialien solche mit relativ hohen Dampfdrücken wählen kann oder im Falle von Wolfram oder Rhenium (oder ähnlichen Refraktärmetallen) die Elektronenstrahlleistung erhöhen kann. FIG. 3 shows a further variant of a rotating anode X-ray tube, in which partition walls 20 are provided between the cathode and anode, which protect the cathode against ion bombardment and penetration of vapors made of anode material. The dividing walls 20 can expediently be part of the vacuum housing and are provided in the region of the radiation passage with an aperture 21 which is largely permeable to electrons above, for example, 60 keV, but in the case of a relatively high vapor pressure of e.g. B.> 1 hPa (depending on operating temperature and selected target material). This variant has the advantage that, because the cathode is protected from vapors made of anode material, the target materials which can be melted on can be those with relatively high vapor pressures or, in the case of tungsten or rhenium (or similar refractory metals), the electron beam power can be increased.

Die Fig. 4 zeigt eine Variante, bei der zwar der Austritt der Röntgenstrahlen, wie bei der Version nach Fig. 1 beschrieben, seitlich unter einem flachen Winkel α erfolgt, bei der aber die Kathode 3 nicht direkt innerhalb des Rotationsbereiches der Anode liegt. Die Kathode 3 mit dem Kathodenhalter 22 ist hier etwas außerhalb des Rotationsbereiches angeordnet. Im Strahlengang der Elektronenemission ist eine Blende 23 angeordnet, die von einem am Vakuumgehäuse 2 befestigten Halter 24 getragen wird. Die Blende 23 ist so beschaffen, dass sie Elektronen durchlässt, dagegen den Durchtritt von Ionen verhindert. Der Blendenhalter 24 ist mit dem Vakuumgehäuse 2 elektrisch leitend verbunden und liegt an gleichem Potential wie der Rotationskörper 6, vorteilhafterweise an Masse. Der Raum zwischen Target und Blende 23 wird damit potentialfrei gehalten, was den Vorteil hat, dass es bei kurzzeitig höheren Dampfdrücken im Targetbereich zu keinen Überschlägen kommen kann. Der Emitter der Kathode ist außerdem vor erhöhtem Ionenbeschuss geschützt. FIG. 4 shows a variant in which the exit of the X-rays, as described in the version according to FIG. 1, takes place laterally at a flat angle α, but in which the cathode 3 is not directly within the range of rotation of the anode. The cathode 3 with the cathode holder 22 is arranged here somewhat outside the rotation range. A diaphragm 23 is arranged in the beam path of the electron emission and is supported by a holder 24 fastened to the vacuum housing 2 . The aperture 23 is designed in such a way that it allows electrons to pass through, while preventing the passage of ions. The aperture holder 24 is electrically conductively connected to the vacuum housing 2 and is at the same potential as the rotating body 6 , advantageously at ground. The space between the target and the aperture 23 is thus kept potential-free, which has the advantage that no flashovers can occur at briefly higher steam pressures in the target area. The emitter of the cathode is also protected against increased ion bombardment.

Claims

1. Rotary anode X-ray tube, in particular for use in CT systems, in which a fixed cathode ( 3 ) and a rotatable anode ( 11 ) is provided and in which the anode ( 11 ) with a focal path ( 12 ) from operation of the tube melting target material is provided, the arrangement being such that the melting target material is bound to the anode ( 4 ) by the centrifugal forces of the rotating body ( 6 ) as it rotates around the cathode ( 3 ).

2. rotating anode X-ray tube according to claim 1, characterized in that the anode ( 11 ) is arranged on a rotating body ( 6 ) which has an annular focal track ( 12 ).

3. rotating anode x-ray tube according to claim 2, characterized in that the rotary body ( 6 ) is funnel-shaped and the anode ( 11 ) with the focal track ( 12 ) is arranged at the enlarged end of the rotary body ( 6 ).

4. rotating anode X-ray tube according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rotating body ( 6 ) in the region of the focal path ( 12 ) is provided with an edge ( 15 ) which prevents the escape of melting target material.

5. rotating anode X-ray tube according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the radiation region of the electron emission between the cathode ( 3 ) and anode ( 11 ) a diaphragm ( 21 , 23 ) from the passage of electrons permeable, for the passage of ions against it blocking material is provided.

6. rotating anode x-ray tube according to claim 5, characterized in that the diaphragm ( 21 ) is arranged in the region of the radiation passage of the cathode ( 3 ) and the anode ( 11 ) against each other shielding partition walls ( 20 ).

7. rotating anode x-ray tube according to claim 5, characterized in that the diaphragm ( 23 ) is arranged on a holder ( 24 ) which is electrically conductively connected to a vacuum housing ( 2 ) receiving the anode ( 11 ) and cathode ( 3 ), such that that the space between anode ( 11 ) and screen ( 19 ) is kept potential-free.

8. rotating anode X-ray tube according to claim 7, characterized in that the anode ( 11 ) and aperture ( 19 ) are at ground potential.

9. rotating anode X-ray tube according to one of claims 2 to 8, characterized in that the rotating body ( 6 ) is provided at least in the region of the anode ( 11 ) with a heat-storing layer ( 18 ).

10. Rotary anode X-ray tube according to one of the claims 1 to 9, characterized in that the cathode ( 3 ) is carried by a holder ( 16 ) through which the X-ray radiation is guided and the holder ( 16 ) in the radiation passage area with a radiation passage opening serving as a front panel ( 17 ) is provided.

11. rotating anode X-ray tube according to claim 1, characterized in that the target material is arranged on a carrier part ( 13 ) which faces the cathode ( 3 ) facing the focal path ( 12 ) and the cathode a barrier layer ( 19 ) from not melting during operation of the tube Contains material.

12. Rotary anode X-ray tube according to claim 11, characterized in that ceramic, graphite, a carbon fiber-reinforced carbon, or a material from the chemical series of borides or carbides is used as the material for the carrier part ( 13 ).

13. A rotating anode X-ray tube according to claim 11, characterized in that the carrier part ( 13 ) consists of one of the following refractory metals: molybdenum (Mo), heat-resistant molybdenum alloys, osmium (Os), wofram (W), rhenium (Re), rhodium ( Rh), tantalum (Ta), niobium (Nb), ruthenium (Ru), vanadium (V), boron (B).

14. Rotating anode X-ray tube according to one of the claims 2 to 13, characterized in that graphite, fiber-reinforced graphite, ceramic, molybdenum, or a molybdenum alloy is used as the material for the rotating body ( 6 ).

15. Rotary anode X-ray tube according to one of the claims 2 to 14, characterized in that one of the elements tantalum (Ta), osmium (Os), ruthenium (Ru), tungsten (W), molybdenum as the material for the focal path ( 12 ) melting during operation (Mo), Niobium (Nb), Rhodium (Rh), Thorium (Th), Palladium (Pd), Gold (Au), Iridium (Ir), Rhenium (Re), Platinum (Pt), Hafnium (Hf), Lanthanum (La), an alloy system from the elements mentioned, or boride or carbide compounds from the elements mentioned.